JPS5846555B2 - デンカイソウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電解槽、特に析出金属（合金を含む）例えばチ
タンの如き電着物を、例えば平滑板状、塊状等任意の形
状に規整することができる溶融塩電着法に用いる電解槽
に係わる。

従来一般の溶融塩電着法による電解生成物は、熔融状若
しくは粒状粉末或いはスポンジ状であった。

そこで、この電解生成物が例えば平滑板状となるような
形状規整を行うことのできる電着法が研究され１例えば
、特許第２１２０８０号、同第２２９３８１号、同第２
９４９４３号及び同第７２６７５４号に示される電着法
が本発明者等によって提供された。

例えば上記第７２６７５４号に開示された電着法は、電
解浴として少くとも塩化バリウム、塩化マグネシウム、
塩化ナトリウム、塩化カルシウムより成る４成分系に於
ける凝固の始る点が６００℃以下である組合せ浴と所望
金属例えばチタンの低原子価化合物とを含む熔融塩浴を
使用し、この電解浴の一部又は全部を少くとも５００℃
以上の温度に加熱して浴状態を調整し、上記所望金属例
えばチタンが電着される電極付近の浴中のこの金属の高
原子価化合物を常温に於ける分析値のモル比で、この所
望金属の低原子価化合物の７以下に維持すると共に、４
００〜５８０℃で電着を行うものである。

このような電着法は、熔融塩浴の組成が重要であること
もさることながら、電着金属イオンを含めて熔融塩のイ
オン状態、熔融塩中での熔解状態及び晶析の結晶組成状
態も重要な要素の１つである。

即ち、電解槽中での電解浴温度牙布状態は、少くとも陰
極挿入部近傍の温度部分（低温部）と、その温度以上の
その他の部分（高温＠）との２部分を相備えることが重
要な要素である。

更に説明するなら、この電着法では電解温度でその熔融
塩浴組成は過飽和組成である。

したがって、電解槽全体を長時間電解温度で保つならば
、過飽和成分は晶析を起し、結晶は成長して、仮え電解
浴を攪拌していても之が電解浴中に浮遊存続することが
次第にできなくなってくる。

又、過飽和成分の結晶組成も冷却によって変化し、電着
金属イオン状態にも変化が生ずる。

そして、電着金属イオンが多原子価金属である場合には
一層不均化反応又は錯体の生成等でイオン状態が変化す
る。

この事実から電解温度に於ける陰極挿入部の溶融塩元素
比をほぼ一定に保持できたとしても、長時間の電解では
電着物の状態は劣下する。

したがって、長時間の電解を良好に行うには、熔融塩浴
を少くとも電解温度以上に昇温する必要がある。

例えば、金属チタンを平滑電着するための電解槽につい
て説明するなら溶融塩組成の液相線以下の電解温度に保
たれ陰極が配置される低温部と、この部分の温度より高
い温度を有し、上記電解温度で晶析された過剰の熔融塩
組成物の少くとも一部を熔融し熔融塩の機能を回復し得
る程度に加熱する高温部とを具備することが望まれる。

そして、２等低温部と高温部とに電解浴を循環させるこ
とによって、この熔融塩浴の機能回復を連続的に且つ自
動的に電着を継続しながら行うことができるようになし
得るが、この場合、主として犬なる温度差に基すきその
浴表面、及び電解槽の壁面との接触部に於いて、凝固皮
膜即ちクラスト（ｃｒｕｓｔ）或いはスケイル（ｓｃａ
ｌｅ）が発生し、之等が電解浴の浴面附近の流れを変化
させ、長時間の良好な電解に支障を来す事を認めた。

本発明はこのようなりラスト或いはスケイルの成長を阻
害して長時間に亘って良好な電解を可能ならしめるもの
である。

即ち、本発明に於ては、溶融塩電解浴を収容した槽に絶
えず或いは一定時間毎に浴の表面部に衝撃を与えるか又
は揺動攪拌することによって、そのクラスト、スケイル
を破砕する破砕手段を設ける。

又、この破砕手段を設けることによって電解浴槽の気密
性が害われ電解浴が空気に接して、之が酸化することを
回避すべく少くともその電解浴表面を不活性ガス例えば
アルゴン（Ａｒ）によって気密保時するようになすもの
である。

以下本発明による電解槽の一例を第１図を参照して詳細
に説明するに、図中１は溶融塩電解浴２を収容した槽を
示し、３はその蓋を示す（固定手段は図示せず）。

槽１内には、電解浴２を例えば５００℃以下、好ましく
は４８０〜４４０℃の電解温度に保持するようになされ
、陰極４が配置される低温部５と、電解浴２をその組成
物を十分熔融し得る温度の例えば５００℃以上、好まし
くは５２０〜５６０℃に保持して電解浴２の機能を回復
させる高温部６とを設ける。

そして、適当な攪拌手段を設けて之によって電解浴２に
低温部５と、高温部６とに於て夫々閉ループを形成する
環流を生じきせると同時に低温部５と高温部６との間を
全体的に循環する流れも生ずるようになす。

尚、低温部５の一部には冷却部５ａを設は得る。

この冷却部５ａは、低温部５内の上記電解浴の全体的な
流れに関しての上流側に設ける。

そして、この場合低温部５内の冷却部５ａが設けられた
部分外の、上記電解浴の全体的な流れに関して下流側に
陰極４を配置して陰極冷却部５ｂを構成する。

そして、この冷却部５ａと陰極冷却部５ｂとの間に閉ル
ープの環流を形成するようになし、同時に高温部６→冷
却部５→高温部６の循環をも生ずるようになす。

このように各部５ａ 、５ｂ及び６に於て、電解浴２に
夫々環流を生じさせることによって夫々電解浴２が各部
５ａ 、５ｂ及び６に於て所要時間滞留するようになす
。

高温部６は、例えば槽１内の一側部に深槽部を設けて、
その落ち込んだ部分を高温部６とし、その上方を低温部
５の冷却部５ａとし、之と隣合う浅槽部を低温部５の陰
極冷却部５ｂとなし、かくして陰極冷却部５ｂの底面７
が高温部６上に張り出した言わば棚を形成するようにな
すを可とする。

更にこの底面７の少くとも高温部６側の縁部には、高温
＠６に向って落ち込む傾斜面を付与するを可とする。

尚、低温部５に配置される陰極４は、之を回転させると
か１差運動させるなど移動するようになす。

又、陰極４に対向して陽極８を配置する。図示の例では
、陽極８を囲んで隔膜９を配し、之により電解暗中に生
ずる陽極反応生成物のために電解浴組成が変化すること
がないようにした場合である。

冷却＠５ａと、陰極冷却部５ｂとの間には透孔が穿設さ
れた或いは穿設されない例えばついたて状のセパレータ
１０を配置し得る。

低温部５の冷却部５ａ、陰極冷却部５ｂ及び高温部の各
温度は、図示しないが例えば内熱式ヒータによって夫々
所要の温度を有するように電解浴２に対し、所要の温度
分布を持たせるようにする。

又、冷却部５ａは必要に応じて電解浴２を冷却する手段
を設は得る。

一方、電解浴２に、上述した各部５ａ 、ｓｂ及び６に
夫々閉ループの環流を形成し、且つその一部を各５ａ
、５ｂ及び６間に循環させる全体的な流れを形成する攪
拌手段としては、２個以上の例えばプロペラスクリュウ
、へりカルスクリュウの如き攪拌機構１１〜１３を配置
することによって構成する。

例えば、深槽部内の落込み部即ち高温部４に第１の攪拌
機構１１を設け、冷却部５ａに第２の攪拌機構１２を設
け、陰極冷却部５ｂに第３の攪拌機構１３を夫々設ける
。

そして、之等第１〜第３の攪拌機構１１〜１３を、例え
ば電解浴の粘度、比重、電解槽の形状等を勘案してその
効率、回転数、回転方向等を選定して同時に動作させる
ことによって、第１図に矢印を付して示すように各部５
ａ、５ｂ及び６に夫夫環流を生じさせると共にその各一
部を各部６→５ａ→５ｂ→６・・・に循環させることが
でき、更に、必要に応じて高温部６と冷却部５ａとの中
間部１４に整粒部とも言うべきもう１つの閉ループを形
成する環流を形成することができる。

そして、このような中間部１４に環流を形成するときは
、低温部５よりの電解浴流が高温部６に入り此処で一旦
高温とされ十分熔融された状態の電解浴を冷却部５ａに
送り込むので晶析粒子の大きさ並びに質を調整する即ち
整粒作用を行う効果を奏せしめ得る。

そして、本発明に於ては、槽１に電解浴２の表面及びそ
の周縁部に生ずるクラストやスケイルを破砕する破砕手
段１５を設けるものである。

この破砕手段１５の詳細は、例えば第２図に示す如く下
端に電解浴２の浴面２ａに衝撃を加える衝撃体１６を有
し、この衝撃体１６を浴面２ａ上より浴面２ａ下に入り
込むように上下方向に移動する作動杆１７を設けて戊る
。

１８は作動杆１７に連結され、之を上下に移動するよう
に駆動する駆動部、例えばエアシリンダである。

作動杆１７は、蓋３に形成した透孔１９を通じて槽１外
より槽１内に貫通され、透孔１９上には、シール部２０
を介してシリンダ１８を支持する套管２１が取付けられ
、シール部２０のバッキング２２によって透孔１９が気
密封止されるようになされる。

第３図は破砕手段１５の他の例を示すもので、この例に
於ては、蓋体３に破砕手段１５を、同図中に母線２３及
び２４に示す範囲内で揺動し得るように取付けた場合で
ある。

即ち、この場合、蓋３とシール部２０との間に揺動軸受
部２５を配設した場合で、この揺動軸受部２５は、例え
ばシール部２０下に、周面に球面突部２６を有する管体
２７を取付け、一方突部２６の外周にこの突部２６の球
面と衝合する球面凹部２８を設けて構成し得る。

この例のように破砕手段１５を揺動せしめながら衝撃を
加えると電解槽の壁面との接触部に生ずる凝固皮膜は、
中心部の皮膜の破砕に引きずられて容易に剥離破砕され
る。

但し、ある程度以上に壁面皮膜の凝固が進めば直接壁面
近傍に衝撃体１６を設ける必要がある。

又、第４図は破砕手段１５の他の例を示すもので、この
例では、浴面２ａの位置に応じて衝撃体１６の作動位置
を調整し得るようにシリンダ１８下部と、蓋体３上剖と
に互に嵌合して軸方向に摺動し得る管体２９及び３０を
透孔１９に連通して取付け、シリンダ１８の配置高さ、
したがって衝撃体１６の高さ位置を調整できるようにし
たものである。

この場合、管体２９及び３０は互に摩擦係合をなすか或
いは図示しないが適当な固定手段を設けて、両管体２９
及び３０を互に任意の摺動位置に設定できるようになす
。

３１は管体２９及び３０間のシールを行うバッキングで
ある。

尚、上述の第３図及び第４図に於いて、第２図と対応す
る部分には同一符号を付して重複説明を省略する。

上述した各破砕手段１５は、例えばエアシリンダ１８に
よって作動杆１Ｔをその軸方向に往復移動させることに
よって或いは、及び揺動させることによって、その衝撃
体１６を浴面２ａに叩きつけ、揺動攪拌せしめ、前述し
た特に温度差により生ずる浴２の凝固皮膜即ちクラスト
、スケイルを破砕する。

この破砕動作は、絶え間なく行うこともできるし、一定
の時間間隔、例えば３０分〜６０分毎に行うこともでき
る。

又、槽１内の浴２上の空間には、不活性ガス、例えばア
ルゴンを送り込むことによって浴２の表面を大気に対し
て気密的に遮断する。

即ち気密保持の補助をする。

上述の電解槽によって電着を行うときは、電解浴２が高
温部６と、低温部５即ち電着の行われる陰極冷却１５ｂ
を循環するようになされると共に、特に、低温部の電解
浴面の硬化（凝固）の生じ易い部分には、破砕手段１５
が配設されて、之によって浴２の硬化された或いは硬化
されんとする部分が破砕されるので、この硬化によって
即ちクラストやスケイルによってこの浴２の流れが阻ま
れるような現象を効果的に回避できる。

従って、長期に亘って良好な浴状態でその電着を継続で
きるものである。

そして、浴２の表面を不活性ガスによって大気と遮断す
る時は破砕手段１５を上述したように蓋３を貫通して配
設した場合でも、この貫通した部分を通じて空気が槽内
に入り込んで之が浴２に触れて、之を酸化せしめるよう
なことも効果的に回避できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電解槽の一例を示す断面図、第２
図ないし第４図は夫々その破砕手段の例を示す断面図で
ある。 １は槽、２は電解浴、３は蓋、４は陰極、８は陽極、５
は低温部、６は高温部、１５は破砕手段、１６は衝撃体
、１７は作動杆、１８はエアシリンダである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶融塩電解浴が収容される槽に気密封止する蓋が設
   けられ、更に上記電解浴の少くとも表面凝固皮膜を破砕
   する手段が設けられたことを特徴とする電解槽。